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188app彩票通过高温曝光产生的腐蚀产品

经过史蒂文布拉德利 |审查马丁罗德里格兹复选标记
发布时间:2021年5月20日
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高温腐蚀涉及许多关键产品。通过识别这些,可以防止未来的腐蚀。

资料来源:Istock / Mrina Demkina

为了防止高温腐蚀,识别腐蚀产品是关键。188app彩票和我们一样水性腐蚀产品分析188app彩票,需要诸如SEM EDS和XRD的方法的组合来鉴定在高温下形成的规模中存在的物种。主要区别是规模通常较厚,通常是多层的,这意味着也需要横截面分析。

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在本文中,我们将检查高温暴露产生的腐蚀产物,并解释如何将这些信188app彩票息用于防腐。

测试腐蚀产品188app彩票

由于高温腐蚀倾向于产生多层的刻度,可以使用线扫描和点图来说明多层,但这些技术是定性的。它们依赖于显示总计数;位置密度可能会影响结果。因此,用定量或定量分析补充这些分析也很有用mi定量数据减少。

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气体系统的热力学建模正在变得常用,是预测化学反应,如腐蚀,氧化等的重要工具,硫化这样的计算比简单的计算更有用188app彩票埃林厄姆图因为可以包括多种物种。结果可以有助于识别和确认实验结果。条件也可以很容易地改变,如包含各种气体,鉴定稳定物种

例如,可以对特定条件进行腐蚀产品或保护尺度的温度依赖性。188app彩票另一方面,也可以通过改变o的浓度来实现2和Cl2对于诸如Fe的给定金属,可以预测给定温度的各种氧化物和氯化物物质的条件。然而,这种建模基于平衡条件,反应动力学可以限制其实用性。这种工具的优点是将计算与观察到的腐蚀产品进行比较并验证过程条件。188app彩票

许多高温尺度是层叠的,可以通过改变特定温度的腐蚀浓度来注明这些高温尺度,因为在尺度的浓度由于扩散而下降的腐蚀性下降。碳或低合金钢的高温氧化具有Feo / Fe的鳞片层3.O.4./ FE.2O.3.请注意,铁的氧化状态最低,仅次于金属相,即FeO中的Fe(II),并向氧化皮/环境界面(Fe(II)和Fe(III)的混合物)增加3.O.4.,以及Fe(III)中的Fe2O.3.。热力学计算将预测与平衡过程流接触的最外层热力学稳定的腐蚀产物。

下面指出的规模产品通常是观察到的但是,精确的氧化皮层是动力学、温度和存在的物种的函数。因此,合金的热力学计算对于理解氧化皮的组成非常有用。然而,温度下的氧化皮在冷却到室温后可能会转变为不同的结构。

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低合金钢鳞片产品

低于400°C(752°F)Fe的规模是磁铁矿(Fe3.O.4.);而在550°C(1022°F)的空气中,发现了一种层状结构,其中Fe向外扩散,O向内扩散。因此,外部鳞片倾向于赤铁矿(α-Fe2O.3.)和内尺度磁铁矿。在相同的条件下21/4.%Cr 1%莫钢,最外层等级是赤铁矿,而内尺度是FECR2O.4.尖晶石,磁铁矿和赤铁矿。Fe的较高温度氧化导致三层赤铁矿,磁铁矿和摩托车(Fe)1-xo)。在合金中增加Cr可以导致混合尖晶石(Fe,Cr)2O.4.。规模的组成随温度和o而变化2分压。氢的存在2o生产内部(Fe,Cr)3.O.4.,一种中等规模的磁铁矿和一种外部规模的赤铁矿。一种合金至少需要14%的铬才能获得完全的保护铬(Cr2O.3.)将防止Fe的向外扩散的层和其他物种如O的向外扩散。因此,低合金钢限制在曝光温度小于约300℃(572°F)。

这样的存在2可以产生晶须生长和较慢的生长磁铁矿层。FES将形成内磁铁矿层中的离散颗粒,而硫酸铁将根据所以的部分压力在氧化物表面形成2

带奥氏体不锈钢的尺度产品

较高的Cr含量奥氏体不锈钢提供足够的氧化保护,以最小化高达约850°C(1562°F)的缩放。刻度可由内部色度刻度(Cr)组成X1-x2O.3.或富铬(铬、铁、锰)3.O.4.用外层赤铁矿。900°C(1652°F)以上,富含铬的鳞片可以与O进一步反应2形成CRO.3.,这是挥发性的。水蒸气的存在(如果足够)与氧化物中的Cr反应,可能形成挥发性CrO2(哦)2,这导致Fe富含Fe的非保护尺度和断裂氧化的潜力。

向O中添加HCl2和H.2o在600°C(1112°F),产生(Fe,Cr)的较厚和非保护尺度3.O.4.,磁铁矿和赤铁矿。金属氯化物颗粒可以嵌入刻度金属界面。来自生物量或烟气188app彩票条件的典型腐蚀产物,其含有不同量的O2,公司2所以2和hcl导致ni的内部层3.S.2,一层尖晶石和赤铁矿,以及外部的4.=,Fe.XO.y和金属氯化物颗粒2o生产薄(Fe,Cr,Ni)3.O.4.内层。

硫化产生的结垢产物是温度和还原S物种分压的函数。在充分的还原条件下,铬保护层可以硫化成铬2S.3.或克拉5.S.6.;然而,在较高的硫部分压力下,多层硫化物尺度将生长。内部鳞片为富铬S鳞片,中间鳞片为尖晶石daubréelite(FeCr2S.4.)具有可变的Fe-Cr含量和外部Pyrrhotite(Fe1-xS) 规模。在较高温度和/或S分压下,外部刻度可能为(Fe,Ni)1-x硫和镍黄铁矿(铁、镍)9-xS.8.

对于群体合金的氧化有初始形成Cr2O.3.赤铁矿,然后是刚玉(α-Al2O.3.)。水的存在产生了刚玉的外层结构,层间含有富铬颗粒。FeCrAl合金具有改善的高温蒸汽氧化性能,被认为是耐事故的核燃料包壳材料。

尺度产品具有高温镍基合金

Ni合金具有各种不同的组合物,因此腐蚀尺度可以随合金而变化。具有较高的Cr含量,Ni基合金具有更高的抗氧化性。在氧化的早期阶段,连续的NiO层形式,而Cr2O.3.岛状物形成于晶界。如果合金中存在Fe,则该层可包括NiFe2O.4.。随着外部NIO层的生长到金属中,它遇到了CR的岛屿2O.3.,然后形成nicr2O.4.或(nife.2-X.CR.X)O.4.尖晶石群岛。由于含Ni的氧化物比Cr的保护较少2O.3.,外部刻度将是内尖尺度和CR的NIO2O.3.层根据合金中的铁含量,也可在外部鳞片中观察到赤铁矿。对于铝含量高且温度高于约1000°C(1832°F)的合金,当与NiO和Cr结合时,会形成刚玉的内部鳞片2O.3.可能形成尖晶石

镍在两种氯中的氯化2或hcl产生nicl2规模取决于O的分压2,也可能存在NiO量表。

与HCL气体的研究,CO2,co,h2和H.2根据温度的不同,温度会降低,合金HT188app彩票的腐蚀产品被鉴定为FECL2(在较高温度下蒸发),Cr2S.3.,铬2O.3.和nis.. 在同样的条件下,600合金含有Cr2O.3.和铬2S.3.作为规模产品。

合金601在900℃(1652°F)下的硫化条件下具有Ni的外标3.S.2,(fe,ni)9.S.8.和fer.2S.4.,一层刚玉与混合硫化物和最内层的FECR2S.4.和倪3.S.2

与H2S / H.2高于645°C(Fe,Cr,Ni)3.S.2可以形成液体产品。与O.结合2减少所以2可能导致Cr的断裂腐蚀2O.3.和倪2S.3.. 这些条件会限制这些合金的适用性。

结论

高温腐蚀涉及许多关键产品。通过识别这些,可以防止未来的腐蚀。

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作者史蒂文布拉德利|布拉德利咨询服务首席顾问

史蒂文·布拉德利的个人资料照片

Steven Bradley目前是主要顾问布拉德利咨询服务从Uop-Honeywell担任高级研究员44年后退休。

Steven也是ASM失败分析学会的会员主席,是伊利诺伊州州的注册专业工程师。他介绍和撰写/共同撰写的60多篇技术论文,涉及复杂系统的失效分析,材料表征和材料和催化剂的先进电子显微镜,并拥有16项专利。史蒂文从西北大学完成了他的BSSE和博士学位的材料科学与工程。

除了成为ASM和ASTM的成员之外,他还是NACE和ACS的成员。

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